Aneta Prijić Poluprovodničke

komponente

Studijski program: Elektrotehnika i računarstvo

Modul Elektronske komponente i mikrosistemi

(IV semestar)

Broj ESPB: 6

Cilj i realizacija nastave Izučavanje principa funkcionisanja

osnovnih poluprovodničkih komponenata i njihove primene u elektronskim kolima

Teorijska nastava Računske vežbe Vežbe na računaru - 7 Laboratorijske vežbe - 6 Projektni zadatak – domaći rad u grupama Kolokvijumi – 3

Ocena znanja aktivnost u praktičnoj nastavi 10 kolokvijumi 3x10 projektni zadatak 10 ispit

kombinovan pismeni i usmeni deo 50 Ukupno 100 Napomene: Položeni kolokvijumi imaju oslobađajući karakter

za pismeni i usmeni deo ispita Na osnovu posećenosti časova nastave profesor

ima diskreciono pravo da koriguje ±5 bodova

Literatura Dostupna na sajtu: http://mikroelektronika.elfak.ni.ac.rs/lit_sr.php Slajdovi sa predavanja Računske vežbe Praktikum za vežbe na računaru Praktikum za laboratorijske vežbe Zoran Prijić i Aneta Prijić

Uvod u POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE i njihovu primenu – Elektronski fakultet u Nišu, 2014

Stojan Ristić,Diskretne poluprovodničke komponente, Prosveta, Niš, 2002

Dodatni materijal http://mikroelektronika.elfak.ni.ac.rs/files/AC.pdf

Označavanje jednosmernih i naizmeničnih veličina Jednosmerne veličine označene su

velikim slovima, kao i njihovi indeksi Naizmenične veličine označene su malim

slovima, kao i njihovi indeksi Ukupne veličine označene su malim

slovima, a njihovi indeksi velikim slovima Primer: VIN - jednosmerni ulazni napon vin - naizmenični ulazni napon vIN =VIN+vin- ukupni ulazni napon

Naponski i strujni izvori

Izvori konstantne vrednosti

- baterija

- naponski izvor (idealan)

- strujni izvor (idealan)

- naponski izvor (realan)

- strujni izvor (realan)

RS – unutrašnja otpornost izvora

Kontrolisani izvori

Naponom kontrolisan naponski izvor (AVvS) AV - naponsko pojačanje

Strujom kontrolisan strujni izvor (AIiS) AI - strujno pojačanje

Strujom kontrolisan naponski izvor (RMiS) RM - transrezistansa

Naponom kontrolisan strujni izvor (GMvS) GM - transkonduktansa

Konstante q-naelektrisanje elektrona

q=1e=1,6∙10-19 C Energija u eV

1eV=1,6 ∙ 10-19 J k –Bolcmanova konstanta

k=1,38 ∙ 10-23 J/K=8,6 ∙ 10-5 eV/K c-brzina svetlosti

c=3 ∙ 108 m/s ε0-dielektrična konstanta vakuuma

ε0=8,85 ∙ 10-12 F/m εrSi-relativna dielektrična konstanta Si

εrSi=11,7 εrox-relativna dielektrična konstanta SiO2 (oksid)

εrox=3,9 h – Plankova konstanta

h=6,62 ∙ 10-34 Js

Osnovne karakteristike poluprovodnika

Najčešće korišćeni Si, Ge, GaAs Osnovni parametri materijala:

širina zabranjene zone - EG koncentracija sopstvenih nosilaca – ni pokretljivost nosilaca (elektrona ili šupljina) - µ

na T=300K

Materijal EG (eV) ni (cm-3) µn(cm2/Vs) Si 1,12 (1÷1,5)∙1010 1500 Ge 0,67 2,5∙1010 3900 GaAs 1,43 1,7∙1010 8500

Besprimesni (intrinsični, čist) poluprovodnik Koncentracije elektrona n0 i šupljina p0 jednake su

koncentraciji sopstvenih nosilaca n0=p0=ni Primesni poluprovodnici

n-tip dopiran petovalentnim donorskim primesama (P, As, Sb)

koncentracije ND većinski nosioci elektroni čija je koncentracija n=ND manjinski nosioci šupljine koncentracije p=ni

2/n

p-tip dopiran trovalentnim akceptorskim primesama (B, Ga, In)

koncentracije NA većinski nosioci šupljine čija je koncentracija p=NA manjinski nosioci elektroni koncentracije n=ni

2/p Poluprovodnik je jako dopiran ukoliko je

koncentracija primesa veća od 1017 cm-3 (n+, p+) Rekombinacija nosilaca – poništavanje para

elektron-šupljina

Osnovne poluprovodničke komponente

Diode – na bazi P-N spoja Bipolarni tranzistori (BT-Bipolar Transistor) Tranzistori sa efektom polja (FET–Field Effect Transistor) Višeslojne poluprovodničke komponente

Ostale poluprovodničke komponente sa 2 i više izvoda

Tipovi dioda Opšte namene (uglavnom ispravljačke)

Zener (stabilizatori napona)

TVS (Transient Voltage Suppression) diode

Varikap (promenljive kapacitivnosti)

Šotkijeve (brze prekidačke)

LED (Light-Emitting Diode) i IR (Infra Red)

Fotodiode (reakcija na osvetljaj)

Tunel diode (negativna otpornost)

Diode kao izvori konstantne struje

A – anoda K - katoda

Strujom kontrolisane komponente (indirektno preko naponskog izvora i otpornika)

Na bazi silicijumskih spojeva

(BJT - Bipolar Junction Transistor)

NPN PNP

Na bazi heterospojeva – obično SiGe

(HBT - Heterojunction Bipolar Transistor)

Primena za veoma visoke frekvencije

Sa polisilicijumskim emitorom

Poseduju vrlo veliko strujno pojačanje

Tipovi bipolarnih tranzistora (BT)

E – emitor (emitter) B – baza (base) C – kolektor (collector)

Tipovi tranzistora sa efektom polja (FET) Naponski kontrolisane komponente

IGFET - Insulated-Gate FET JFET - Junction FET MESFET - Metal-Semiconductor FET MOSFET - Metal-Oxide-Semiconductor FET MISFET - Metal-Insulator-Semiconductor

FET HFET - Heterojunction FET MODFET - Modulation-Doped FET HIGFET − Heterojunction Insulated-Gate

FET

JFET tranzistori (Q)

• FET tranzistori sa p-n spojem

N-kanalni P-kanalni

S – sors (source) G – gejt (gate) D – drejn (drain)

MOSFET tranzistori

N-kanalni (NMOS)

P-kanalni (PMOS)

S – sors (source) G – gejt (gate) D – drejn (drain) B –supstrat (bulk)

Sa indukovanim kanalom -

enhancement mode

Sa ugrađenim kanalom –

depletion mode

Višeslojne poluprovodničke komponente Tiristor (Thyristor) ili SCR (Silicon-Controled

Rectifier)

SCS (Silicon-Controled Switch)

Programabilni jednospojni tranzistor (PUT – Programmabile Unijunction Transistor)

GTO (Gate Turn-Off Switch)

LASCR (Light Activated SCR)

Šoklijeva dioda ili BOD (Break-Over Diode)

Dijak Trijak RCT (Reverse Conducting Thyristor)

GATT (Gate Assisted Turn-off Thyristor)

Ostale poluprovodničke komponente Sa 2 izvoda

Fotootpornik (promena otpornosti sa osvetljajem)

Solarne ćelije Termistor

(temperaturno osetljivi otpornik) Jednospojni tranzistor

(UJT – Uni-Junction Transistor) Fototranzistor

(reaguje na osvetljaj)

Optokapler (optoizolator) uključuje IR LED i fotodetektor (fotodioda, fototranzistor, foto-SCR)

Testiranje poluprovodničkih komponenata

Traser

električnih karakteristika

Analizator parametara

Digitalni multimetar sa funkcijom testiranja dioda

Ommetar

DIODE

p-n spoj sa odgovarajućim kontaktima i izvodima čini diodu

anoda katoda

Funkcionisanje zasnovano na

usmeračkim svojstvima p-n spoja. Realizacija u planarnoj tehnologiji sa ili bez epitaksijalnog sloja.

p-n spoj Bliski kontakt poluprovodnika p-tipa sa koncentracijom

primesa NA i poluprovodnika n-tipa sa koncentracijom primesa ND

Obično je jedna strana visoko dopirana (p+-n ili n+-p spoj), a sam prelaz je skokovit-strm (nagla promena koncentracije primesa između n i p strane) ili linearan (postepena promena koncentracije primesa između n i p strane) u zavisnosti od realizacije diode

Zamišljena granica između 2 tipa poluprovodnika naziva se metalurški spoj

Oko metalurškog spoja obostrano dolazi do difuzije većinskih nosilaca naelektrisanja sa jedne strane spoja na drugu i njihove rekombinacije do uspostavljanja ravnoteže

Kao posledica ostaju nekompenzovani joni primesa u tzv. prelaznoj oblasti (oblast osiromašenja, barijerna oblasti, oblast prostornog naelektrisanja)

U prelaznoj oblasti nema slobodnih nosilaca, ali postoji električno polje koje se naziva ugrađeno električno polje

p-n spoj u ravnotežnom stanju

Skokovit p-n spoj U ravnotežnom stanju Fermijev nivo ima

konstantnu vrednost unutar p-n spoja

širina prelazne oblasti – w, ugrađeno električno polje – E, tj. ugrađeni napon na prelaznoj oblasti - Vbi zavise od tipa poluprovodnika, koncentracije primesa u n i p tipu (ND i NA) i temperature

Prelazna oblast je šira na strani sa nižom koncentracijom primesa i važi:

( )D Abi 2

i

N NkTV = lnq n

o rSi bi D Ap n

D A

2 V N Nw x x = q N N

ε ε += +

⋅

p A n Dx N x N=

Polarizacija diode Bez polarizacije VD=0 V Ukupan protok naelektrisanja u jednom smeru

jednak je 0 Kroz diodu ne protiče struja

Inverzna polarizacija

Prelazna oblast se proširuje Električno polje u njoj se povećava Nema struje većinskih nosilaca Postoji termalna generacija slobodnih nosilaca u n- i p- oblastima. Deo

generisanih manjinskih nosilaca koji se nalaze uz prelaznu oblast prevlači električno polje i oni se kreću ka anodnom, odnosno katodnom kontaktu. Formira se generaciona struja koja je jako mala (reda nA ili µA) i zavisi od tehnoloških parametara diode i temperature

Napajanje - pozitivan pol na strani katode - negativnan pol na strani anode VD=VA-VK<0V

Direktna polarizacija

Prelazna oblast se sužava Električno polje u njoj se smanjuje Struju čine struja difuzije većinskih nosilaca (prelaz

šupljina iz p-tipa preko prelazne oblasti u n-tip ka katodnom izvodu i prelaz elektrona iz n-tipa preko prelazne oblasti u p-tip ka anodnom izvodu) i struja rekombinacije (međusobnog poništavanja slobodnih nosilaca)

Napajanje - pozitivan pol na strani anode - negativan pol na strani katode

VD=VA-VK>0V

Osobine provođenja diode Propušta struju pri direktnoj polarizaciji

VD=VA-VK>0V ⇒ ID>0

Dioda ima usmeračke karakteristike

• Inverzna polarizacija uobičajen režim rada: prekidačkih, Zenerovih, TVS, varikap, Šotkijevih i fotodioda • Direktna polarizacija uobičajen režim rada: prekidačkih, Šotkijevih, LED, tunelskih i dioda kao izvora konstantne struje

Praktično ne propušta struju pri inverznoj polarizaciji

VD=VA-VK<0V ⇒ ID≈0

Strujno-naponska karakteristika diode Zavisnost vrednosti struje diode - ID od

vrednosti napona na koji je priključena – VD ID =f(VD)

Prikazuje se za direktni i inverzni režim rada Daje se u obliku:

Analitičke zavisnosti– koristi se Šoklijev izraz izveden na osnovu teorijskih razmatranja

Grafičke zavisnosti

Is – inverzna struja zasićenja – parametar koji zavisi

od realizacije diode i temperature (veoma mala) VT=kT/q – termički potencijal, T – apsolutna

temperatura VT≈26 mV za T=300K

n – faktor nelinearnosti diode – parametar koji zavisi od ralizacije diode VD<0,3V n=2 0,3V<VD<0,5V n=1÷2 VD≥0,5V n=1

VD=0V ⇒ ID=0 VD>0V ⇒ ID=Is[exp(VD/nVT)-1] ≈ Isexp(VD/nVT) VD<0V ⇒ ID≈-Is (veoma mala)

Inverzna struja je jednaka inverznoj struji zasićenja i konstantna sve dok ne nastupi proboj

D

TD

VnV

sI I (e )= − 1

Šoklijev izraz

Grafički prikaz

u lin-lin razmeri u lin-log razmeri

Realna inverzna struja zasićenja dodatno uključuje generacione i procese na površini kontakata i veća je čak do 1000 puta

Realna strujno-naponska karakteristika diode

Realna karakteristika u direktnom režimu dodatno uključuje pad napona usled parazitne otpornosti tela diode i kontakata

Strujno-naponska karakteristika diode - zavisnost od koncentracija ND i NA

Napon vođenja diode • Napon pri kome struja diode postaje značajna i nadalje naglo raste naziva se napon vođenja diode Diode izrađene od različitih materijala imaju različite vrednosti napona vođenja VD(Ge)=0,3 V VD(Si)=0,7 V VD(GaAs)=1,2 V

Diode izrađene od različitih materijala imaju različite vrednosti inverzne struje zasićenja Is(Ge)≈1 µA Is(Si)≈10 pA Is(GaAs)≈1 pA

Proboj p-n spoja Pri povećanju vrednosti inverznog napona iznad VZ

dolazi do proboja p-n spoja i naglog porasta inverzne struje usled savladavanja potencijalne barijere prelazne oblasti – Zenerova oblast

Za nastanak proboja su odgovorni tunelski efekat i/ili efekat lavinske multiplikacije nosilaca usled udarne jonizacije

Napon pri kome dolazi do proboja se naziva Zenerov napon – VZ i zavisi od koncentracije primesa u p-n spoju

Tunelski efekat dominantan za probojne napone manje od 5V. Postoji meko koleno na karakteristici

Lavinska multiplikacija dominantna za probojne napone veće od 5V

Rad Zenerovih dioda kao stabilizatora i regulatora napona se zasniva na ovom efektu

Maksimalni inverzni napon koji se sme primeniti na diodu pre ulaska u Zenerovu oblast naziva se PIV (Peak Inverse Voltage) ili PRV (Peak Reverse Voltage)

Temperaturna zavisnost Pri direktnoj

polarizaciji strujno-naponska

karakteristika se pomera ulevo za 2 mV pri porastu temperature za 1°C.

Za stalnu vrednost napona na diodi – raste struja sa porastom temperature.

Pri inverznoj polarizaciji

struja zasićenja se udvostučuje pri porastu temperature za 10 °C

sa porastom temperature probojni napon raste za VZ>5V, a opada za VZ<5V

Otpornost diode • Statička (DC) otpornost • Dinamička (AC) otpornost

DQD

DQ

V1Rtg Iα

= =

• Na osnovu Šoklijevog izraza za struju diode n=2 za napone manje od napona vođenja n=1 za napone veće od napona vođenja VT=26 mV za T=300K Ne uključuje otpornost tela i kontakata diode

dQd

QdQ

V1 1rtg I dI / dVβ

∆ = = = ∆

Td

DQ

nVrI

=

Primer Za diskretnu Si diodu (1N4001) čija je strujno-

naponska karakteristika data na slici odrediti statičku i dinamičku otpornost, kao i otpornost na osnovu Šoklijevog izraza za: 1. ID1=4 mA 2. ID2=40 mA 3. ID3=80 mA

1. ID1=4mA ⇒ VD1=0,6V; ∆ID1=7mA; ∆VD1=0,1V RD1=VD1/ID1=150 Ω; rd1=∆VD1/∆ID1=14,3 Ω; rd1(Sch)=2VT/ID1=13 Ω

2. ID2=40mA ⇒ VD2=0,71V; ∆ID2=16mA; ∆VD2=0,025V RD2=VD2/ID2=17,75Ω; rd2=∆VD2/∆ID2=1,56 Ω; rd2(Sch)=VT/ID2=0,65 Ω

3. ID3=80mA ⇒ VD3=0,75V; ∆ID3=16mA; ∆VD3=0,01V RD3=VD3/ID3=9,375Ω; rd3=∆VD3/∆ID3=0,625 Ω; rd3(Sch)=VT/ID3=0,325Ω

Kapacitivnost diode Utiče na frekventni odziv diode Sastoji se od kapacitivnosti prelazne oblasti i difuzione

kapacitivnosti Kapacitivnost prelazne oblasti zavisi od njene širine - w, kao i od

površine p-n spoja - S i značajna je pri inverznoj polarizaciji

Za skokovit p-n spoj važi VR - apsolutna vrednost inverzne polarizacije

ND=NA=1∙1017cm-3; Vbi=0,814V

1/ 2

0 rSi A D0 rSi

bi R A D

q N NSC Sw 2(V V ) N N

ε εε ε

= = + +

1/ 2

R

bi

C(0)CV1V

=

+

Na ovom efektu se zasniva rad varikap (varaktor) dioda čija se kapacitivnost menja u zavisnosti od inverznog napona na koji su priključene. Koriste se za filterska podešavanja u mikrotalasnim kolima

Difuziona kapacitivnost je značajna pri direktnoj polarizaciji diode

Zavisi od brzine prolaska nosilaca kroz prelaznu oblast i obrnuto je proporcionalna dinamičkoj otpornosti diode

Difuziona kapacitivnost zajedno sa dinamičkom otpornošću određuje admitansu diode, a time i ograničava maksimalnu frekvencu njene primene

d

1Cr

Vreme oporavka diode (reverse recovery time) - trr

Važan parametar kod brzih prekidačkih kola. Difuziona struja pri direktnoj polarizaciji stvara veliki broj

manjinskih nosilaca u p i n oblasti. Ukoliko se iznenada uspostavi inverzna polarizacija (t=t1) javlja se višak manjinskih nosilaca u ovim oblastima. Vreme potrebno da se uspostavi ravnotežno stanje koje odgovara inverznoj polarizaciji je vreme oporavka diode trr. Njega čini vreme skladištenja nosilaca – ts u toku kojeg kroz p-n spoj protiče struja Ireverse i vreme prelaza - tt tokom kojeg se dostiže neprovodno stanje diode.

trr=ts+tt

• Standardna vrednost trr je od nekoliko ns do 1µs.

Električni modeli dioda Idealan model

VBIAS

D DL

VI ; V 0R

= =

direktna polarizacija - dioda zamenjena zatvorenim prekidačem

inverzna polarizacija – dioda zamenjena otvorenim prekidačem

AD D BIASI 0 ; V V= = −

=

= V

BIASD

L

D

VIR

V 0=

= −

AD

D BIAS

I 0V V

Praktičan model

BIAS FBIAS F D D F

L

V VV V I ; V VR

−≥ ⇒ = =

direktna polarizacija – dioda zamenjena izvorom VF (napon vođenja diode) i zatvorenim prekidačem

inverzna polarizacija – dioda zamenjena otvorenim prekidačem

AD D BIASI 0 ; V V= = −

ABIAS F D D BIAS0 V V I 0 ; V V≤ < ⇒ = =

−=

=

BIAS FD

L

D F

V VIR

V V

=

=

AD

D BIAS

I 0V V=

= −

AD

D BIAS

I 0V V

Realan model

+BIAS FBIAS F D D F D d

L d

V VV V I ; V V I rR r

−> ⇒ = =

+

direktna polarizacija - dioda zamenjena izvorom VF, otpornikom rd (dinamička otpornost diode) i zatvorenim prekidačem

inverzna polarizacija - dioda zamenjena otpornikom rR (dinamička otpornost pri inverznoj polarizaciji) i otvorenim prekidačem

BIAS R BIASD D

L R L R

V r VI ; VR r R r

⋅= = −

+ +

ABIAS F D D BIAS0 V V I 0 ; V V≤ ≤ ⇒ = =

−=

+

= +

BIAS FD

L d

D F D d

V VIR r

V V I r

=

=

AD

D BIAS

I 0V V

=+

⋅= −

+

BIASD

L R

R BIASD

L R

VIR r

r VVR r

Zener diode – stabilizatori i ograničavači napona

Rad pri inverznoj polarizaciji u Zenerovoj oblasti (oblasti proboja); struja suprotnog smera u odnosu na standardnu

Vrednost Zenerovog napona Vz opada sa povećanjem nivoa dopiranja p i n oblasti i može se strogo kontrolisati

Za napone od 1,8 V do 200 V i snage od ¼ W do 50 W Izrađene od Si Pri direktnoj polarizaciji rade kao standardne diode Model Zener diode u oblasti proboja

idealan praktičan

Zenerov napon jako zavisi od temperature Temperaturni koeficijent Zenerovog napona

VZ – nominalni Zenerov napon na T0=25°C ∆VZ – promena Zenerovog napona usled promene

temperature T-T0 Za VZ<5 V ⇒ TC<0, meko koleno na

karakteristici u Zenerovoj oblasti Za VZ>5 V ⇒ TC>0 Vrednost TC značajna pri projektovanju kola sa

referentnim vrednostima napona Efekat promene VZ sa temperaturom se koristi pri

realizaciji jednostavnih senzora temperature

Z ZC

0

V VT 100 % / CT T∆

= × ° −

Primer Odrediti vrednosti referentnog napona na T=100°C za

Zener diode čiji su parametri: 1. VZ1(T0=25°C)=3,6 V; TC=-0,07 %/°C 2. VZ2(T0=25°C)=10 V; TC=0,072 %/°C

∆VZ1=-0,0007 1/°C∙(100°C-25°C)∙3,6V=-0,189V

VZ1=3,6V-0,189V=3,411V ∆VZ2=0,00072 1/°C∙(100°C-25°C)∙10V=0,54V VZ2=10V+0,54V=10,54V

CZ 0 Z

TV (T T ) V100%

∆ = − ⋅

)= )+Z Z 0 ZV (T V (T V∆

TVS (Transient Voltage Suppression) diode

Služe za ograničavanje vrednosti naponskih pikova

Za zaštitu elektronskih kola od elektrostatičkog pražnjenja, iznenadnih induktivnih opterećenja, indukovanih varnica i groma

Brže su od drugih metoda zaštite Silicijumski pn spoj, sa posebno optimizovanom

geometrijom i profilima primesa - silicijumska lavinska dioda

Postoje unidirekcione i bidirekcione

Povezuje se u kolo tako da je inverzno polarisana Probojni napon diode odgovara dozvoljenom ulaznom naponu

kola koje se štiti Kada naiđe naponski pik dioda provede (lavinski proboj) i

ograniči napon na ulazu kola na vrednost svog probojnog napona

Kada napon padne ispod napona proboja dioda se vraća u neprovodno stanje

Unidirekcione TVS diode

Pružaju asimetričnu zaštitu ulazno/izlazne linije na koju su priključene

Kod pozitivnog pika D1- direktno polarisana, D3 - inverzno polarisana u oblasti proboja. Na liniji je napon blizak probojnom naponu Zener diode D3

Kod negativnog pika D2- direktno polarisana, na liniji je napon vođenja diode D2

Zener dioda ima manji probojni napon od D2 i može da izdrži velike struje

Služi za zaštitu linija za brzi prenos podataka jer diode D1 i D2 imaju male parazitne kapacitivnosti

Sadrže 2 Zener diode u opoziciji

Štite liniju i od pozitivnih i od negativnih pikova

Napon na liniji je uvek ograničen naponom proboja Zener dioda

Bidirekcione TVS diode

TVS diode se nazivaju i ESD diodama jer štite kola od elektrostatičkog pražnjenja (ElectroStatic Discharge)

Pakuje se više dioda u jedno kućište za istovremenu zaštitu više linija

Primena TVS dioda

Zaštita USB magistrale od elektrostatičkog pražnjenja na priključku

Zaštita GSM modula od elektrostatičkog pražnjenja na nosaču SIM kartice

LED (Light-Emmiting Diode) Rekombinacijom nosilaca (prelaskom elektrona iz

provodne u valentnu zonu) pri direktnoj polarizaciji p-n spoja oslobađa se energija u vidu toplote i svetlosnog zračenja (vidljivog, IC ili UV).

Kod Si i Ge dioda preovladava oslobađanje toplote, a kod GaAs se emituje infra-crveno zračenje.

Kod dioda izrađenih od drugih poluprovodnih jedinjena boja zračenja (talasna dužina emitovane svetlosti) zavisi od širine energetskog procepa materijala – EG.

Vidljiva svetlost je u opsegu (400÷750)µm, ultra-ljubičasta ispod 400 µm, a infra-crvena iznad 750 µm.

GG

c cE h h hE

ν λλ

= = ⇒ =

Materijali koji se koriste za realizaciju LED-ova različitih boja i njihovi naponi vođenja

Intenzitet emitovane svetlosti zavisi od struje kroz diodu do određene granice zasićenja

Za sve diode se može smatrati da svetle punim intenzitetom pri ID=20 mA

Pri upotrebi bitno ograničenje je napon proboja koji se tipično kreće u granicama 3÷5 V

Intenzitet zračenja opada sa uglom posmatranja LED-a

Boja Materijal VD(V) Plava GaN 5,0 Bela GaN 4,1 Zelena GaP 2,2 Žuta AlInGaP 2,1 Ćilibar (amber) AlInGaP 2,1 Narandžasta GaAsP 2,0 Crvena GaAsP 1,8

Zanimljivosti Beli LED kao zamena za klasično osvetljenje Bela svetlost se stvara indirektno. Plavi LED

emituje svetlost koja pobuđuje tzv. YAG fosfor, a on emituje žutu svetlost; Kombinacija te žute i izvorne plave svetlosti u odgovarajućoj proporciji daje belu svetlost

U novije vreme se izrađuju i dvobojne (dual) ili trobojne LED kod kojih se emituje svetlost odredjene boje u zavisnosti od primenjene polarizacije

Varikap (varaktor) diode Komponente kod kojih se menja vrednost kapacitivnosti u

zavisnosti od primenjenog napona Za podešavanje oscilatornih kola Rad pri inverznoj polarizaciji - zavisnost kapacitivnosti

prelazne oblasti od primenjenog napona. Sa porastom inverzne polarizacije širi se prelazna oblast a sa tim opada kapacitivnost

C(0) –kapacitivnost pri nultoj polarizaciji m=0 za skokovit p-n spoj

1m 2

R

bi

C(0)CV1V

+

=

+

0 rSiSCw

ε ε=

Realizacija sa superstrmim spojem (koncentracija primesa u n oblasti uz metalurški spoj je najviša i opada ka dubini poluprovodnika) radi postizanja linearne zavisnosti između frekvencije generisanog signala i primenjenog napona (u idealnom slučaju m=-3/2).

Tehnološki postupak izrade planarnih dioda

• Sečenje i poliranje pločica • Epitaksijalni rast sloja n-tipa ako je supstrat n+-tipa

• Oksidacija • Implantacija n+-tipa sa donje strane ako je supstrat n-tipa

• nanošenje fotorezista • postavljanje maske • ekspozicija fotorezista kroz masku (izlaganje UV zračenju ili mlazu elektrona)

• uklanjanje maske i polimerizovanog fotorezista • uklanjanje oksida kroz otvor u fotorezistu

• uklanjanje fotorezista • implantacija jona kroz otvor u oksidu

• difuzija –termička preraspodela implantiranih jona • metalizacija

• pasivizacija

• enkapsulacija

• sečenje čipova na pločici

Profil primesa planarne diode bez epitaksijalnog sloja

Kućište dioda Zavisno od namene diode su enkapsulirane

u različite vrste kućišta Katoda je obeležena linijom, tačkom ili

slovom K

Kod LED-a anoda uvek ima duži izvod

Diode opšte namene

SMD diode

Snažne diode

stud puk

Tehničke specifikacje (Datasheet-ovi) dioda Ispravljačke diode – primer 1N4001 Zenerove diode – primer BZX55 TVS diode – primer ESD11B LED diode – primer YZ-R 3 Varikap diode – primer MV209 (BB109)

1N4001-1N

4007

1N4001-1N4007, Rev. C 2001 Fairchild Semiconductor Corporation

1N4001 - 1N4007

General Purpose Rectifiers (Glass Passivated)

Absolute Maximum Ratings* TA = 25°C unless otherwise noted

*These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired.

Electrical Characteristics TA = 25°C unless otherwise noted

Features• Low forward voltage drop.

• High surge current capability.

Symbol

Parameter

Device

Units 4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007

VF Forward Voltage @ 1.0 A 1.1 V Irr Maximum Full Load Reverse Current, Full

Cycle TA = 75°C 30 µA

IR Reverse Current @ rated VR TA = 25°C TA = 100°C

5.0 500

µA µA

CT Total Capacitance VR = 4.0 V, f = 1.0 MHz

15 pF

DO-41COLOR BAND DENOTES CATHODE

Symbol

Parameter

Value

Units 4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007

VRRM Peak Repetitive Reverse Voltage 50 100 200 400 600 800 1000 V IF(AV) Average Rectified Forward Current,

.375 " lead length @ TA = 75°C 1.0 A

IFSM Non-repetitive Peak Forward Surge Current

8.3 ms Single Half-Sine-Wave 30 A

Tstg Storage Temperature Range -55 to +175 °C TJ Operating Junction Temperature -55 to +175 °C

Symbol

Parameter

Value

Units PD Power Dissipation 3.0 W

RθJA Thermal Resistance, Junction to Ambient 50 °C/W

Thermal Characteristics

1N4001-1N

4007

1N4001-1N4007, Rev. C 2001 Fairchild Semiconductor Corporation

General Purpose Rectifiers (Glass Passivated)(continued)

Typical Characteristics

0.6 0.8 1 1.2 1.40.010.020.04

0.10.20.4

124

1020

Forward Voltage, VF [V]

Forw

ard

Cur

rent

, IF [

A]

T = 25 C Pulse Width = 300µµµµS2% Duty Cycle

ºJ

1 2 4 6 8 10 20 40 60 1000

6

12

18

24

30

Number of Cycles at 60Hz

Peak

For

war

d Su

rge

Cur

rent

, IFS

M [A

]

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Ambient Temperature [ºC]Ave

rage

Rec

tifie

d Fo

rwar

d C

urre

nt, I

F [A

]

SINGLE PHASE HALF WAVE

60HZRESISTIVE OR

INDUCTIVE LOAD.375" 9.0 mm LEAD

LENGTHS

0 20 40 60 80 100 120 1400.01

0.1

1

10

100

1000

Percent of Rated Peak Reverse Voltage [%]

Reve

rse

Curr

ent,

I R [m

A]

T = 25 CºJ

T = 150 CºJ

T = 100 CºJ

Figure 1. Forward Current Derating Curve Figure 2. Forward Voltage Characteristics

Figure 3. Non-Repetitive Surge Current Figure 4. Reverse Current vs Reverse Voltage

1996 Apr 26 2

Philips Semiconductors Product specification

Voltage regulator diodes BZX55 series

FEATURES

• Total power dissipation:max. 500 mW

• Tolerance series: ±5%

• Working voltage range:nom. 2.4 to 75 V (E24 range)

• Non-repetitive peak reverse powerdissipation: max. 40 W.

APPLICATIONS

• Low voltage stabilizers or voltagereferences.

DESCRIPTION

Low-power voltage regulator diodes in hermetically sealed leaded glassSOD27 (DO-35) packages.

The diodes are available in the normalized E24 ±5% tolerance range.The series consists of 37 types with nominal working voltages from 2.4 to 75 V(BZX55-C2V4 to BZX55-C75).

Fig.1 Simplified outline (SOD27; DO-35) and symbol.

The diodes are type branded.

handbook, halfpage

MAM239

k a

LIMITING VALUESIn accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134).

Notes

1. Device mounted on a printed circuit-board without metallization pad; lead length max.

2. Tie-point temperature ≤ 50 °C; lead length 8 mm.

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

Total seriesTj = 25 °C; unless otherwise specified.

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT

IF continuous forward current − 250 mA

IZSM non-repetitive peak reverse current tp = 100 µs; square wave;Tj = 25 °C prior to surge

see Table“Per type”

Ptot total power dissipation Tamb = 50 °C; note 1 − 400 mW

Tamb = 50 °C; note 2 − 500 mW

PZSM non-repetitive peak reverse powerdissipation

tp = 100 µs; square wave;Tj = 25 °C prior to surge

− 40 W

tp = 8.3 ms; square wave;Tj ≤ 150 °C prior to surge

− 30 W

Tstg storage temperature −65 +200 °CTj junction temperature − 200 °C

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT

VF forward voltage IF = 100 mA; see Fig.4 − 1.0 V

1996A

pr26

3

Philips S

emiconductors

Product specification

Voltage regulator diodes

BZ

X55 series

Per typeTj = 25 °C; unless otherwise specified.

BZX55-CXXX

WORKINGVOLTAGE

VZ (V)at IZtest

DIFFERENTIALRESISTANCE

rdif (Ω)

TEMP. COEFF.SZ (mV/K)

at IZtestsee Figs 5 and 6

TESTCURRENTIZtest (mA)

DIODE CAP.Cd (pF)

at f = 1 MHz;at VR = 0 V

REVERSE CURRENT atREVERSE VOLTAGE

IR (µA)

NON-REPETITIVEPEAK REVERSE

CURRENTIZSM (A)

at tp = 100 µs;Tamb = 25 °C

atIZ

atIZtest

atTj = 25 °C

atTj = 150 °C VR

(V)MIN. MAX. MAX. MAX. TYP. MAX. MAX. MAX. MAX.

2V4 2.28 2.56 600 85 −1.8 5 450 50 100 1.0 6.0

2V7 2.5 2.9 600 85 −1.9 5 450 10 50 1.0 6.0

3V0 2.8 3.2 600 85 −2.1 5 450 4 40 1.0 6.0

3V3 3.1 3.5 600 85 −2.2 5 450 2 40 1.0 6.0

3V6 3.4 3.8 600 85 −2.4 5 450 2 40 1.0 6.0

3V9 3.7 4.1 600 85 −2.4 5 450 2 40 1.0 6.0

4V3 4.0 4.6 600 80 −2.4 5 450 1 20 1.0 6.0

4V7 4.4 5.0 600 70 −1.4 5 300 0.5 10 1.0 6.0

5V1 4.8 5.4 550 50 −0.8 5 300 0.1 2 1.0 6.0

5V6 5.2 6.0 450 30 1.6 5 300 0.1 2 1.0 6.0

6V2 5.8 6.6 200 10 2.2 5 200 0.1 2 2.0 6.0

6V8 6.4 7.2 150 8 3.0 5 200 0.1 2 3.0 6.0

7V5 7.0 7.9 50 7 3.8 5 150 0.1 2 5.0 4.0

8V2 7.7 8.7 50 7 4.5 5 150 0.1 2 6.15 4.0

9V1 8.5 9.6 50 10 5.5 5 150 0.1 2 6.8 3.0

10 9.4 10.6 70 15 6.5 5 90 0.1 2 7.5 3.0

11 10.4 11.6 70 20 7.7 5 85 0.1 2 8.25 2.5

12 11.4 12.7 90 20 8.4 5 85 0.1 2 9.0 2.5

13 12.4 14.1 110 26 9.8 5 80 0.1 2 9.75 2.5

15 13.8 15.6 110 30 11.3 5 75 0.1 2 11.25 2.0

16 15.3 17.1 170 40 12.8 5 75 0.1 2 12.0 1.5

18 16.8 19.1 170 50 14.4 5 70 0.1 2 13.5 1.5

20 18.8 21.2 220 55 16.0 5 60 0.1 2 15.0 1.5

1996A

pr26

4

Philips S

emiconductors

Product specification

Voltage regulator diodes

BZ

X55 series

Note

1. For BZX55-C2V4 up to C36 IZ = 1 mA; for C39 up to C75 IZ = 0.5 mA.

22 20.8 23.3 220 55 18.7 5 60 0.1 2 16.5 1.25

24 22.8 25.6 220 80 20.4 5 55 0.1 2 18.0 1.25

27 25.1 28.9 220 80 22.9 5 50 0.1 2 20.25 1.0

30 28.0 32.0 220 80 27.0 5 50 0.1 2 22.25 1.0

33 31.0 35.0 220 80 29.7 5 45 0.1 2 24.75 0.9

36 34.0 38.0 220 80 32.4 5 45 0.1 2 27.0 0.8

39 37.0 41.0 500 90 35.1 2.5 45 0.1 2 29.25 0.7

43 40.0 46.0 600 90 38.7 2.5 40 0.1 2 32.25 0.6

47 44.0 50.0 700 110 44.0 2.5 40 0.1 2 35.25 0.5

51 48.0 54.0 700 125 49.0 2.5 40 0.1 2 38.25 0.4

56 52.0 60.0 1000 135 55.0 2.5 40 0.1 2 42.0 0.3

62 58.0 66.0 1000 150 62.0 2.5 35 0.1 2 46.5 0.3

68 64.0 72.0 1000 200 70.0 2.5 35 0.1 2 51.0 0.25

75 70.0 79.0 1500 250 78.0 2.5 35 0.1 2 56.25 0.2

BZX55-CXXX

WORKINGVOLTAGE

VZ (V)at IZtest

DIFFERENTIALRESISTANCE

rdif (Ω)

TEMP. COEFF.SZ (mV/K)

at IZtestsee Figs 5 and 6

TESTCURRENTIZtest (mA)

DIODE CAP.Cd (pF)

at f = 1 MHz;at VR = 0 V

REVERSE CURRENT atREVERSE VOLTAGE

IR (µA)

NON-REPETITIVEPEAK REVERSE

CURRENTIZSM (A)

at tp = 100 µs;Tamb = 25 °C

atIZ

atIZtest

atTj = 25 °C

atTj = 150 °C VR

(V)MIN. MAX. MAX. MAX. TYP. MAX. MAX. MAX. MAX.

1996 Apr 26 5

Philips Semiconductors Product specification

Voltage regulator diodes BZX55 series

THERMAL CHARACTERISTICS

Note

1. Device mounted on a printed circuit-board without metallization pad.

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS VALUE UNIT

Rth j-tp thermal resistance from junction to tie-point lead length 8 mm 300 K/W

Rth j-a thermal resistance from junction to ambient lead length max.; see Fig.2 and note 1 380 K/W

GRAPHICAL DATA

Fig.2 Thermal resistance from junction to ambient as a function of pulse duration.

handbook, full pagewidth

10−1 1 10 102 103 104 105

MBG930

102

10

1

103

tp (ms)

tp tpT T

δ =

0.020.01≤0.001

0.750.500.33

0.20

0.100.05

δ = 1Rth j-a(K/W)

1996 Apr 26 6

Philips Semiconductors Product specification

Voltage regulator diodes BZX55 series

Fig.3 Maximum permissible non-repetitivepeak reverse power dissipationversus duration.

handbook, halfpage

MBG801103

1 duration (ms)

PZSM(W)

10

102

10−1

10

1

(1)

(2)

(1) Tj = 25 °C (prior to surge).

(2) Tj = 150 °C (prior to surge).

Fig.4 Forward current as a function of forwardvoltage; typical values.

handbook, halfpage

0.6 1.0

300

100

0

200

MBG781

0.8 VF (V)

IF(mA)

Fig.5 Temperature coefficient as a function ofworking current; typical values.

handbook, halfpage

0 60

0

−2

−3

−1

MBG783

20 40 IZ (mA)

SZ(mV/K) 4V3

3V9

3V6

3V0

2V42V7

3V3

BZX55-C2V4 to C4V3.

Tj = 25 to 150 °C.

Fig.6 Temperature coefficient as a function ofworking current; typical values.

handbook, halfpage

0 2016

10

0

−5

5

MBG782

4 8 12IZ (mA)

SZ(mV/K)

4V7

12

11

10

9V1

8V27V56V8

6V2

5V6

5V1

BZX55-C4V7 to C12.

Tj = 25 to 150 °C.

© Semiconductor Components Industries, LLC, 2011

November, 2011 − Rev. 51 Publication Order Number:

ESD11B/D

ESD11B

Transient VoltageSuppressorsMicro−Packaged Diodes for ESD Protection

The ESD11B Series is designed to protect voltage sensitivecomponents from ESD. Excellent clamping capability, low leakage,and fast response time provide best in class protection on designs thatare exposed to ESD. Because of its small size, it is suited for use incellular phones, MP3 players, digital cameras and many other portableapplications where board space comes at a premium.

Specification Features• Low Capacitance 12 pF• Low Clamping Voltage• Small Body Outline Dimensions: 0.60 mm x 0.30 mm

• Low Body Height: 0.3 mm

• Stand−off Voltage: 5.0 V

• Low Leakage

• Response Time is < 1 ns

• IEC61000−4−2 Level 4 ESD Protection

• IEC61000−4−4 Level 4 EFT Protection

• These Devices are Pb−Free, Halogen Free/BFR Free and are RoHSCompliant

Mechanical CharacteristicsMOUNTING POSITION: AnyQUALIFIED MAX REFLOW TEMPERATURE: 260°CDevice Meets MSL 1 Requirements

MAXIMUM RATINGS

Rating Symbol Value Unit

IEC 61000−4−2 (ESD) ContactAir

±15±15

kV

Total Power Dissipation on FR−5 Board(Note 1) @ TA = 25°CThermal Resistance, Junction−to−Ambient

°PD°

RJA

250

400

mW

°C/W

Junction and Storage Temperature Range TJ, Tstg −40 to +125 °C

Lead Solder Temperature − Maximum(10 Second Duration)

TL 260 °C

Stresses exceeding Maximum Ratings may damage the device. MaximumRatings are stress ratings only. Functional operation above the RecommendedOperating Conditions is not implied. Extended exposure to stresses above theRecommended Operating Conditions may affect device reliability.1. FR−5 = 1.0 x 0.75 x 0.62 in.

See Application Note AND8308/D for further description of survivability specs.

Device Package Shipping†

ORDERING INFORMATION

†For information on tape and reel specifications,including part orientation and tape sizes, pleaserefer to our Tape and Reel Packaging SpecificationsBrochure, BRD8011/D.

http://onsemi.com

ESD11B5.0ST5G DSN2(Pb−Free)

5000/Tape & Reel

DSN2CASE 152AA

MARKINGDIAGRAM

PIN 1

XXXX = Specific Device CodeYYY = Year Code

XXXXYYY

Bi−Directional TVS

IPP

IPP

V

I

IRIT

ITIRVRWMVC VBR

VRWM VCVBR

ESD11B

http://onsemi.com2

ELECTRICAL CHARACTERISTICS(TA = 25°C unless otherwise noted)

Symbol Parameter

IPP Maximum Reverse Peak Pulse Current

VC Clamping Voltage @ IPP

VRWM Working Peak Reverse Voltage

IR Maximum Reverse Leakage Current @ VRWM

VBR Breakdown Voltage @ IT

IT Test Current

*See Application Note AND8308/D for detailed explanations ofdatasheet parameters.

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = 25°C unless otherwise noted)

DeviceDevice

Marking

VRWM(V)

IR (A)@ VRWM

VBR (V) @ IT(Note 2) IT C (pF)

VC (V) @ IPP = 1 A VC

Max Max Min mA Typ MaxMax

(Note 3)Per IEC61000−4−2

(Note 4)

ESD11B5.0ST5G 11B5 5.0 1.0 5.8 1.0 12 13.5 10 Figures 1 and 2See Below

2. VBR is measured with a pulse test current IT at an ambient temperature of 25°C.3. Surge current waveforms per Figure 5.4. For test procedure see Figures 3 and 4 and Application Note AND8307/D.

Figure 1. ESD Clamping Voltage ScreenshotPositive 8 kV Contact per IEC61000−4−2

Figure 2. ESD Clamping Voltage ScreenshotNegative 8 kV Contact per IEC61000−4−2

Ultra Bright Red LED Lamp YZ-R 3 Series

Y Z - R 3 N 30 N

Product Code Color Size Shape Angle 2ș ½ Stand-Off

Red 3 mm Normal 30° No

FEATURES

” Highly Luminous Ultra Bright Red

” AlInGaP / GaAs Technology Chip

” Super Luminous Intensity 5500 mcd

” Iv Ranks, Luminous Intensity Bin Limits S / T / U / V

” High Luminous Flux

” Dominate Wavelength 625 nm

” Water Clear UV Resistance Epoxy Package

” Extremely Uniform Red Light

” Lens Size 3mm option

” Shape Options with Normal or Sharp

” Viewing Angles 2ș ½ = 30° , with 20° / 40° / 60°options

” Stand-Off Options

BENEFITS

” Low Energy Consumptions

” Low Maintenance Costs

” High Application Design Flexibility

” High Reliability

” Prompt Shipment

” Very Competitive prices

APPLICATIONS

” Traffic Signals and Outdoor Signals

” Cavity Lights/ Effect Lights

” Legend Back Lights

” Automotive Lights

” Electronic Displays / Moving Signs

” Garden Lights

” Torch / Miniature Flash Lights

” Optical Indicator Lights

” Display / Decoration Lights

” Channel Letter Lights

” Lantern Lights

” Solar Energy Lights

Ultra Bright Red LED Lamp YZ-R 3 Series

Y Z - R 3 N 30 N

Product Code Color Size Shape Angle 2ș ½ Stand-Off

Red 3 mm Normal 30° No

Package Dimensions

Notes:

1. All dimensions are in millimeters (inches).

2. Tolerance ± 0.25 (0.01’’) mm unless otherwise noted.

3. Protruded resin under flange is 1.0mm (0.04’’) max.

4. Lead spacing is measured where the leads emerge from the package

5. Specifications are subject to change without notice.

Absolute Maximum Ratings at Ta = 25°C

Forward Voltage Vf 2.3 ± 0.3 V

Continuous Forward Current If 50 mA

Power Dissipation Pd 130 mW

Peak Forward Current Ifp 150 mA

Derating Factor 0.40 mA/ °C

Reverse Voltage Vr 5 V

Operating Temperature Top -25 ~ +85°C

Storage Temperature Tstg -35 ~ +100°C

Soldering Temperature Tsd 260°C / 5 Sec

Remarks: Duty Ratio = 1/16, Pulse Width = 0.1ms

Ultra Bright Red LED Lamp YZ-R 3 Series

Y Z - R 3 N 30 N

Product Code Color Size Shape Angle 2ș ½ Stand-Off

Red 3 mm Normal 30° No

Electrical / Optical Characteristics at Ta = 25°C

Parameter Symbol Min Typ Max Unit Test Condition

Forward Voltage Vf 2.0 2.3 2.6 V If = 20 mA

Dominant Wavelength Ȝd 625 nm If = 20 mA

Luminous Intensity Iv 1900 4200 5500 mcd If = 20 mA

Spectrum Radiation Bandwidth ǻȜ 20 nm If = 20 mA

Reverse Current Ir 10 mA VR = 5V

Luminous Intensity Iv (mcd) Grade

Emission Wavelength

Range ȜP (nm)

Viewing

Angle

Lens

Shape Min Typ Max

YZ-R 3N20 20° Normal 4200 5500

YZ-R 3N30 30° Normal 3200 4200

YZ-R 3N40 40° Normal 2500 3200

YZ-R 3N60

620nm ~ 630nm

60° Normal 1900 2500

Electrical / Optical Characteristics Diagram at Ta = 25°C

Ranks / Luminous Intensity Bin Limits

ax

Iv

Bin Name Min M

S 1900 2500

T 2500 3200

U 3200 4200

V 4200 5500

W 5500 7200

© Semiconductor Components Industries, LLC, 2006

January, 2006 − Rev. 41 Publication Order Number:

MMBV109LT1/D

MMBV109LT1, MV209Preferred Devices

Silicon Epicap DiodesDesigned for general frequency control and tuning applications;

providing solid−state reliability in replacement of mechanical tuningmethods.

Features

• High Q with Guaranteed Minimum Values at VHF Frequencies

• Controlled and Uniform Tuning Ratio

• Available in Surface Mount Package

• Pb−Free Packages are Available

MAXIMUM RATINGS (TC = 25°C unless otherwise noted)

Rating Symbol Value Unit

Reverse Voltage VR 30 Vdc

Forward Current IF 200 mAdc

Forward Power DissipationMMBV109LT1

@ TA = 25°CDerate above 25°C

MV209@ TA = 25°CDerate above 25°C

PD

2002.0

2001.6

mWmW/°C

mWmW/°C

Junction Temperature TJ +125 °C

Storage Temperature Range Tstg −55 to +150 °C

Maximum ratings are those values beyond which device damage can occur.Maximum ratings applied to the device are individual stress limit values (notnormal operating conditions) and are not valid simultaneously. If these limits areexceeded, device functional operation is not implied, damage may occur andreliability may be affected.

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = 25°C unless otherwise noted)

Characteristic Symbol Min Typ Max Unit

Reverse Breakdown Voltage(IR = 10 Adc)

V(BR)R 30 − − Vdc

Reverse Voltage Leakage Current(VR = 25 Vdc)

IR − − 0.1 Adc

Diode Capacitance Temperature Co-efficient (VR = 3.0 Vdc, f = 1.0 MHz)

TCC − 300 − ppm/°C

http://onsemi.com

26−32 pF VOLTAGE VARIABLECAPACITANCE DIODES

3

Cathode

1

Anode

2

Cathode

1

Anode

SOT−23

TO−92

Preferred devices are recommended choices for future useand best overall value.

12

3

12

MV209

AYWW

TO−92 (TO−226AC)CASE 182STYLE 1

SOT−23 (TO−236)CASE 318−08

STYLE 8

MV209 = Device CodeA = Assembly LocationY = YearWW = Work Week = Pb−Free Package

See detailed ordering and shipping information in the packagedimensions section on page 2 of this data sheet.

ORDERING INFORMATION

1

M4A M

M4A = Device CodeM = Date Code* = Pb−Free Package

(Note: Microdot may be in either location)

(Note: Microdot may be in either location)*Date Code orientation and/or overbar may

vary depending upon manufacturing location.

MARKINGDIAGRAMS

MMBV109LT1, MV209

http://onsemi.com2

Ct, Diode CapacitanceVR = 3.0 Vdc, f = 1.0 MHz

pF

Q, Figure of MeritVR = 3.0 Vdcf = 50 MHz

CR, Capacitance RatioC3/C25

f = 1.0 MHz (Note 1)

Device Package Shipping† Min Nom Max Min Min Max

MMBV109LT1 SOT−23 3,000 / Tape & Reel

26 29 32 200 5.0 6.5

MMBV109LT1G SOT−23(Pb−Free)

3,000 / Tape & Reel

MMBV109LT3 TO−92 10,000 / Tape & Reel

MMBV109LT3G TO−92(Pb−Free)

10,000 / Tape & Reel

MV209 SOT−23 1,000 Units / Bag

MV209G SOT−23(Pb−Free)

1,000 Units / Bag

1. CR is the ratio of Ct measured at 3 Vdc divided by Ct measured at 25 Vdc.

Figure 1. DIODE CAPACITANCE

40

32

24

16

8

01 3 10 30 100

VR, REVERSE VOLTAGE (VOLTS)

CT

, CA

PA

CIT

AN

CE

− p

F

Figure 2. FIGURE OF MERIT

f, FREQUENCY (MHz)

Figure 3. LEAKAGE CURRENT

TA, AMBIENT TEMPERATURE

Figure 4. DIODE CAPACITANCE

TA, AMBIENT TEMPERATURE

Q,

FIG

UR

E O

F M

ER

IT

10

1000

100

10100 1000

, R

EV

ER

SE

CU

RR

EN

T (

nA)

100

−60

0.01

0.0010 +40 +100

Ct

, DIO

DE

CA

PA

CIT

AN

CE

(N

OR

MA

LIZ

ED

) 1.04

−75

1.02

1.00

0.98

0.96−25 +25 +75 +125

VR = 3.0 Vdc

f = 1.0 MHz

Ct Cc + Cj

36

28

20

12

4

f = 1.0 MHz

TA = 25°C

VR = 3 Vdc

TA = 25°C

VR = 20 Vdc

+120 +140+80+60+20−40 −20

I R

0.1

1.0

1020

2.0

0.2

0.02

0.002

0.006

0.06

0.6

6.0

60

−50 0 +50 +100

1.03

1.01

0.99

0.97

NOTES ON TESTING AND SPECIFICATIONS

Testiranje ispravnosti dioda Digitalnim multimetrom

ispravna neispravna (Umesto vrednosti 2,6 V koja predstavlja interno

napajanje instrumenta može da se pojavi OL)

Ommetrom Direktno polarisana dioda ⇒niska vrednost otpornosti Inverzno polarisana dioda ⇒ visoka vrednost otpornosti U oba slučaja niska vrednost otpornosti ⇒ dioda

kratkospojena U oba slučaja visoka vrednost otpornosti ⇒ dioda

otvorena Traserom električnih karakteristika ili analizatorom

parametara – grafički prikaz karakteristika direktna polarizacija inverzna polarizacija

Primene dioda Diodna kola

Kola sa baterijom (redno-paralelna kola) Ispravljačka kola (jednostrani i dvostrani ispravljač,

Grecov spoj, sa kapacitivnim filtrom) Diodna logika (I i ILI gejtovi) Kola za ograničavanje i uspostavljanje naponskog

nivoa (kliperi-odsecanje, klamperi-pomeranje, kola sa Zener diodama)

Množači napona (udvostručavač, utrostručavač, učetvorostručavač)

Analiza elektronskih kola sa diodom Grafički - karakteristika diode i radna prava Analitički - primena odgovarajućeg električnog modela diode

Osnovno diodno kolo • realna analiza kola ID=(V-VD)/R -radna prava

ID=Is[exp(VD/nVT)-1] - I-V karakteristika VR=V-VD

• praktičan model ID=(V-VF)/R VD=VF VR=V-VF • idealan model ID=V/R VD=0V VR=V

Primer: V=3V R=50Ω VF=0,7 V

U preseku radne prave i strujno-naponske karakteristike dobija se radna tačka

ID=46mA VD=0,72V

ID=46mA VD=0,7V

ID=60mA VD=0V • Praktičan model daje vrednosti napona i struja u kolima bliske realnim • Idealan model pogodan kada su primenjeni naponi puno veći od VF i kada se razmatra princip rada kola

Redna diodna kola

V=12V, R=680 Ω VF(red)=1,8V VF(Si)=0,7V VO=V-VF(Si)-VF(red)=IDR

VO=12V-0,7V-1,8V=9,5 V

ID=(V-VF(Si)-VF(red))/R

ID=13,97 mA

• Diode se vezuju redno da bi se promenila vrednost napona u delu kola

V=20 V, R=5,6 kΩ VF(Ge)=0,3 V VF(Si)=0,7 V ID=0A - Ge dioda je zakočena

VO=IDR=0 V

VD(Si)=0 V

VD(Ge)=V=-20 V

Paralelna kola V=10 V, R=330 Ω VF(Si)=0,7 V VO=VF(Si)=0,7 V V=I1R+VF(Si) I1=(V-VF(Si))/R

I1=28,2 mA ID1=ID2=I1/2 ID1=ID2=14,1mA

• Diode se vezuju paralelno da bi se raspodelila vrednost struje koju jedna dioda ne može da izdrži

Redno-paralelna kola Realizacija indikacije polarizacije (plavo-crveno)

Odvojeni otpornici za postizanje odgovarajuće struje Redno dodate diode radi povećanja ukupnog probojnog

napona V=8V, ID1=ID2=20 mA Vbreak(Si)=20 V VF(red)=2V VF(blue)=5V Vbreak(red)=Vbreak(blue)=3V Pozitivna polarizacija V=ID1R1+VF(Si) +VF(blue) R1=(V-VF(Si) -VF(blue))/ID1=115 Ω (usvajamo 120 Ω ; ID1=19,17 mA ) Negativna polarizacija V=ID2R2+VF(Si) +VF(red) R2=(V-VF(Si) -VF(red))/ID2=265 Ω (usvajamo 270 Ω; ID2=19,63 mA ) Probojni napon Vbreak(Si)=20 V ne dozvoljava da dođe do proboja crvenog LED-a

Ispravljačka kola • AC veličine – naizmenični signali vin=Vin(peak)sin(2π/T)∙t=VAsinωt - sinusni signal

VIN - DC vrednost signala (offset) vin - trenutna AC vrednost signala vIN=VIN+vin - ukupna trenutna vrednost signala Vin(avg) - srednja vrednost AC signala Vin(rms) - efektivna vrednost AC signala Vin(peak) - vršna vrednost AC signala Vin(peak-to-peak) - opseg vrednosti AC signala

Jednostrani (polutalasni, half-wave) ispravljač

vin<VF – dioda zakočena iD=0 A; vout=0 V

vin>VF – dioda vodi vout= vin-VF

vout(avg) = 0,318(VA-VF)

vin>-VF – dioda zakočena iD=0 A; vout=0 V

vin<-VF – dioda vodi vout= vin+VF

vout(avg) = -0,318(VA-VF) Maksimalni inverzni napon PIV (PRV) diode – ne sme biti manji od VA-VF

Dvostrani (punotalasni, full-wave) ispravljač – Grecov spoj

4 diode vezane u opoziciji -konfiguracija mosta

U pozitivnoj poluperiodi 0<t<T/2 kada je vin >2VF vode diode D1 i D4, a diode D2 i D3 su zakočene. vout= vin-2VF U negativnoj poluperiodi T/2<t<T kada je vin <-2VF vode diode D2 i D3, a diode D1 i D4 su zakočene. vout= -vin-2VF Za -2VF <vin <2VF ne vodi ni jedna dioda vout=0.

• Struja kroz otpornik teče u toku obe poluperiode i to uvek u istom smeru • Amplituda izlaznog signala je smanjena za dvostruku vrednost napona vođenja dioda • U kraćem vremenskom periodu nema struje • Srednja vrednost izlaznog signala je vout(avg) = 0,636(VA-2VF) • Maksimalni inverzni napon PIV (PRV) diode – ne sme biti manji od VA-VF

Dvostrani ispravljač - sa transformatorom

Transformator sa odnosom transformacije 1:2 i centralnim izvodom tako da je napon na oba dela sekundara isti. U pozitivnoj poluperiodi 0<t<T/2 kada je vin >VF vodi dioda D1, a dioda D2 je zakočena. vout= vin-VF U negativnoj poluperiodi T/2<t<T kada je vin <-VF vodi dioda D2, a dioda D1 je zakočena. vout= -vin-VF Za -VF <vin <VF ne vodi ni jedna dioda vout=0.

• Struja kroz otpornik teče u toku obe poluperiode i to uvek u istom smeru • Amplituda izlaznog signala je smanjena za jednu vrednost napona vođenja dioda • U kraćem vremenskom periodu nema struje • Srednja vrednost izlaznog signala je vout(avg) = 0,636(VA-VF) • Maksimalni inverzni napon PIV (PRV) diode – ne sme biti manji od 2VA-VF • Nedostatak u odnosu na Grecov spoj je što zahteva idealno simetričan centralni izvod transformatora • Prednost je što zahteva manji broj dioda (nije ozbiljno) i manje degradira amplitudu signala

Ispravljači sa kapacitivnim filtrom Ispravljeni signal je talasastog oblika – nije povoljno

Potrošaču se paralelno vezuje kondenzator koji se puni preko dioda kada one vode, a lagano prazni preko potrošača u periodu kada diode ne vode

Kondenzator se prazni po eksponencijalnom zakonu, a brzina pražnjenja zavisi od RC konstante

Jednostrani ispravljač sa kapacitivnim filtrom

U početku dioda vodi kada je VF<vin<VA i tada se puni kondenzator do vrednosti vout= VA-VF . Kada vin počne da opada dioda prestaje da vodi i kondenzator se prazni preko potrošača. vout je određen naponom na kondenzatoru. U trenutku kada postane vin =vout +VF dioda počinje ponovo da vodi i dopunjuje kondenzator do vrednosti vout= VA-VF . Kada se dostigne vin=VA dioda se ponovo isključuje, kondenzator se ponovo prazni itd… ∆t1-period pražnjenja kondenzatora preko potrošača ∆t2-period dopune kondenzatora preko diode T= ∆t1+∆t2 VRC - pad izlaznog napona tokom pražnjenja kondenzatora (Vripple). Poželjna je što manja vrednost, odnosno da je RC»T

Dvostrani ispravljač (Grecov spoj) sa kapacitivnim filtrom

ILI (OR) gejtovi VF(Si)=0,7V Za sve Vin na logičkoj 0 - nijedna dioda ne vodi ⇒ Vout=0V - logička 0 Za ma koje Vin na logičkoj 1 - odgovarajuća dioda vodi ⇒ Vout=Vhigh-VF(Si) ≈Vhigh - logička 1 Y=A+B+C

Diodna logika Pozitivna logika Vlow=0V Logička 0 Vhigh=5V Logička 1

I (AND) gejtovi

V=Vhigh=5V VF(Si)=0,7V Za ma koje Vin na logičkoj 0 - odgovarajuća dioda vodi ⇒ Vout= Vlow +VF(Si) ≈Vlow - logička 0 Za sve Vin na logičkoj 1 - nijedna dioda ne vodi ⇒ Vout=V=Vhigh=5V - logička 1 Y=A∙B∙C

Kola za ograničavanje (odsecanje) naponskog nivoa - kliperi

Odsecaju deo ulaznog naponskog signala pri čemu talasni oblik ostatka signala ostaje neizmenjen

Serijski – dioda je vezana redno sa opterećenjem

Paralelni – dioda je vezana paralelno sa opterećenjem

Umetanjem dodatnog DC izvora može da se precizno definiše oblik izlaznog signala

Serijski kliperi - negativni

Najjednostavniji serijski kliper je jednostrani ispravljač (osnovno diodno kolo) Odseca negativni deo signala

Serijski kliperi - pozitivni

Odseca pozitivni deo signala

Serijski kliperi sa dodatnim DC izvorom -negativni

• Izvor pomera granicu odsecanja signala

V<VA+VF

V<VA-VF

Serijski kliperi sa dodatnim DC izvorom - pozitivni

V<VA+VF

V<VA-VF

Paralelni kliperi - pozitivni

Paralelni kliperi - negativni

Paralelni kliperi sa dodatnim DC izvorom - pozitivni

V<VA+VF

V<VA-VF

Paralelni kliperi sa dodatnim DC izvorom - negativni

V<VA-VF

V<VA+VF

Dvostrani paralelni kliperi

Dvostrani paralelni kliperi sa dodatnim DC izvorima

V1, V2 < VA-VF

Kola za pomeranje naponskog nivoa - klamperi

Pomeraju DC nivo ulaznog signala bez promene njegovog talasnog oblika.

Sastoje se od kondenzatora redno vezanog između ulaznog i izlaznog signala i otpornika i diode paralelno vezanih izlaznom signalu.

Sa diodom može da se redno veže dodatni DC izvor radi preciznog definisanja oblika izlaznog signala.

Kondenzator i otpornik u kolu moraju biti izabrani tako da je vremenska konstanta RC dovoljno velika da obezbedi minimalno pražnjenje kondenzatora tokom neprovodnog stanja diode.

Za praktične primene uzima se da se kondenzator potpuno napuni ili isprazni za vreme od 5∙RC

Osnovni klamper - negativni

U toku pozitivne polarizacije dioda vodi i kondenzator se veoma brzo napuni na vrednost VC=VA-VF. Napon na izlazu je vout= VF. Kroz otpornik teče mala struja. U toku negativne polarizacije dioda je zakočena, a kondenzator se preko otpornika R minimalno prazni (iC=iR) i na svojim krajevima održava napon VC. Napon na izlazu je: vout= vin-VC=-VA-(VA-VF)= =-2VA+VF Opseg promene napona na izlazu jednak je opsegu promene na ulazu.

Osnovni klamper - pozitivni U toku negativne polarizacije dioda vodi i kondenzator se veoma brzo napuni na vrednost VC=-VF+VA. Napon na izlazu jednak je vout= -VF. Kroz otpornik teče mala struja. U toku pozitivne polarizacije dioda je zakočena, a kondenzator se preko otpornika R minimalno prazni (iC=iR)i na svojim krajevima održava napon VC. Napon na izlazu je: vout= vin+VC= VA+(-VF+VA)=2VA-VF Opseg promene napona na izlazu jednak je opsegu promene na ulazu.

Klamper sa dodatnim DC izvorom- negativni

V1>VF

V1<VA-VF

Klamper sa dodatnim DC izvorom- pozitivni

V1>VF

V1<VA-VF

Kolo sa Zener diodom za uspostavljanje referentnog naponskog nivoa

VZ1=6V; VZ2=3,3V; VF(Si)=0,7V; VF(white)=4V Vout1= VZ2+VF(Si)=4V Vout2= Vout1 +VZ1=10V

Kolo sa Zener diodom za zaštitu

Za vin<VZ+VF(Si) diode ne vode vout=0V. Kada provede Zener dioda ona održava napon na izlazu vout=VZ

Zener dioda kao regulator napona

Ro – opterećenje na kome napon treba da bude regulisan PZM – maksimalna snaga kojom Zener dioda može da se optereti (PZM=VZ∙IZM) - iz tehničke specifikacije diode IZM - maksimalna struja kroz Zener diodu • Za vout=R0∙vin /(R+R0) <VZ dioda je zakočena • Kada ulazni napon dostigne graničnu vrednost vin=(R+R0)∙VZ /R0, odnosno kada dioda provede ona reguliše vrednost napona na opterećenju vout=VZ. • Sa daljim povećanjem ulaznog napona izlazni napon ostaje konstantan na regulisanoj vrednosti VZ.

Da bi Zener dioda stalno regulisala napon, odnosno bila u provodnom stanju, a u okviru dozvoljene disipacije, postoje ograničenja vezana za vrednost izvora napona ili vrednost otpornosti opterećenja

Za fiksno vin otpornost je ograničena

Za fiksno Ro vrednost izvora napona je ograničena

Zo min

in Z

R VRv V

⋅=

−

Zo max

in Z ZM

Z

VRv V P

R V

=−

−

( )o Zin min

o

R R Vv

R+

=

Z ZMin max Z

o Z

V Pv R VR V

= + +

Množači napona Udvostručavač napona

vin=VAsinωt • Sastoji se od klampera (C1, D1) i kapacitivnog filtra (C2, D2) • U toku pozitivne poluperiode vodi dioda D1 i kondenzator C1 se napuni na vrednost VC1=VA-VF • U toku negativne poluperiode vodi dioda D2, kondenzator C1 se minimalo prazni a kondenzator C2 se puni na vrednost VC2=VA+VC1-VF=2(VA-VF). • U toku sledeće pozitivne poluperiode kondenzator C2 se prazni preko opterećenja a C1 dopunjuje. • Na izlazu je uvek DC vrednost napona vout=-VC2=-2(VA-VF).

Množači napona Utrostručavač i učetvorostručavač napona

• Kaskadnim vezivanjem parova dioda-kondenzator može se dobiti DC napon čija je vrednost višestruki umnožak amplitude ulaznog napona. • Svaka dioda mora da ima probojni napon (PRV) veći od 2(VA-VF)